PAU FÍSICA Murcia.Bloque “Interacción electromagnética” PREGUNTAS TEÓRICAS. Carga eléctrica. Ley de Coulomb. (S13) (S12) (S11) (S08) (J08) (J07) (J06) (S02) (S94) (J93) (J09) Fuerza de Lorentz. (S08) (J07) (S06) (S04) (J03) (S01) (S96) (J95) (J94) (S93) Campo eléctrico. (J93) Inducción electromagnética: leyes de Faraday y Lenz: (S13) (S11) (J09) (J07) (S03) (J02) Inducción electromagnética. Generadores. (S95) Ley de Gauss para el campo eléctrico. (S97) Energía potencial y potencial eléctricos. (J96) (S93) CUESTIONES CAMPO ELÉCTRICO. 18. (S13) En la superficie de una esfera conductora se acumula un exceso de un millón de electrones. Indique, justificando su respuesta, si el campo eléctrico en el interior de la esfera es positivo, negativo o nulo. 17. (S13) Una carga puntual produce, a distancia r, un potencial eléctrico de 10 V y un campo de módulo E, ¿cuánto vale el potencial en otro punto en el cual el campo es E/4? 16. (J13) Entre los electrodos de un tubo de rayos catódicos existe una diferencia de potencial de 20000 voltios. ¿Qué energía cinética alcanza un electrón que, partiendo del reposo, se mueve desde un electrodo al otro? (Dato: |e| = 1.6·10-19 C) 15. (J12) Explica de forma razonada cómo es el campo eléctrico en el interior de una esfera hueca cuya superficie posee una cierta densidad de carga. 14. (S10) Indica una analogía y una diferencia entre los campos eléctrico y magnético. 13. (J10) Indica una analogía y una diferencia entre los campos gravitatorio y eléctrico 12. (J09) En una tormenta de polvo en la superficie de Marte la nube de partículas tiene una densidad de carga de 10 electrones/cm3. Calcule el campo eléctrico (en módulo) que crea una nube de 100 m3 a una distancia de 5 m del centro de la misma. Datos: |e| = 1.6·10-19 C, 1/(4JCE0) = 910 9 Nm2/C2. 11. (S08) En la superficie de una esfera conductora se acumula un exceso de un millón de electrones. Indique, justificando su respuesta, si el campo eléctrico en el interior de la esfera es positivo, negativo o nulo. 10. (J07) Si una carga puntual produce, a una cierta distancia r, un potencial eléctrico de 10 V y un campo de módulo E, ¿cuánto vale el potencial en otro punto en el cual el campo es E/4? 09. (J05) Se quiere medir g a partir del período de oscilación de un péndulo formado por una esfera de cierta masa suspendida de un hilo. La esfera tiene una carga q positiva y el péndulo se encuentra en una región con un campo eléctrico dirigido hacia abajo; sin embargo, el experimentador no conoce estos hechos y no los tiene en cuenta. Responda, justificando su respuesta, si el valor de la gravedad que obtiene es mayor o menor que el real. 08. (J04) ¿Cuánto vale el campo eléctrico en el centro geométrico de un anillo que posee una carga Q uniformemente distribuida? 07. (J02) ¿Cómo son el campo y el potencial eléctricos en el interior de un conductor perfecto? 06. (S00) ¿Cómo varían con la distancia el potencial eléctrico, el campo eléctrico y la fuerza eléctrica (sobre una carga prueba) debidos a una partícula con carga? 05. (J00) ¿Cómo son las líneas de fuerza del campo eléctrico producido por un hilo rectilíneo infinito y uniformemente cargado? 04. (S03) (J99) ¿Cómo es el campo eléctrico en el interior de una esfera metálica cargada? ¿Y el potencial? 03. (S96) ¿Qué sabemos de campo eléctrico y del potencial eléctrico en el interior de un conductor cargado? ¿Y en el interior de un objeto aislante cargado? 02. (S93) ¿Cuánto vale el campo eléctrico en una región del espacio en la que el potencial eléctrico es constante e igual a 120 V? 01. (J93) Similitudes y diferencias entre la ley de la Gravitación Universal y la de Coulomb. B. 19. 1 eV = 1.1 eV. se mueven con la misma velocidad bajo la acción de un campo magnético uniforme. Datos: 1/(40) = 9·109 N·m2/C2. La gotita cae inicialmente por su peso. lo pasamos por su centro atravesándolo y lo alejamos por el otro lado. (S02) (S99) ¿Cómo son las líneas de fuerza del campo magnético? 03. 1/(40) = 9·109 Nm2/C2. Obtenga el radio de dicha órbita. v. energía cinética de la partícula. q. El diámetro de la circunferencia que describe el ion de menor carga es cinco veces mayor que el de la circunferencia que describe el otro ion. vertical o según el avance de las cargas? 10.6·10-19 C. 07. Datos: I el = 1. calcule el momento angular del electrón en la órbita circular. (J98) Dos iones. (J08) Una partícula de masa m y carga q penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme de módulo B perpendicular a la velocidad v de la partícula. a)Determine cuántos electrones se han adherido. o en el interior de otro solenoide de 20 cm de longitud que tiene 500 espiras? Justifique la respuesta. Indique si el radio de la órbita descrita crece o decrece con cada una de estas magnitudes: m. Datos: |e| = 1. uno con carga doble que el otro. (S07) Sea un átomo de hidrógeno con el electrón girando alrededor del núcleo en una órbita circular de radio igual a 5. 21.29·1011 m.6·10-19 J. c) Aplicamos a la disolución un campo eléctrico uniforme de 120 N/C. 05. (S06) A una gotita de aceite se han adherido varios electrones. y diga qué dirección tiene la fuerza. Este-Oeste u otras) ha de colocar un cable recto por el que circula corriente eléctrica para que la fuerza ejercida sobre él por el campo magnético terrestre sea máxima. ¿Por qué? 01. pero se frena y queda en suspensión gracias a la aplicación de un campo eléctrico. c) El electrón gana del exterior una energía de 1.6·10-19 C. (J10) El enlace iónico de la molécula de cloruro de sodio (ClNa) se produce por la atracción electrostática entre sus iones Na+ y Cl-. Argumenta en qué dirección actúa el campo: ¿hacia el centro del túnel. 09. de forma que adquiere una carga de 9.1 1031 kg. La masa de la gotita es de 3.6·10-19 C. Calcula el módulo de la fuerza que se ejercen entre sí dos iones cualesquiera de la disolución. |e|= 1.CAMPO MAGNÉTICO. Calcula el trabajo realizado para un ión que se desplaza 5 cm por la acción del campo. 11. 06 (J05) ¿Qué campo magnético es mayor en módulo: el que existe en un punto situado a una distancia R de una corriente rectilínea de intensidad I. sabiendo que la energía potencial de la molécula es de -6. (S11) En un acelerador las partículas cargadas se mueven en un túnel horizontal con forma de circunferencia debido a la acción de un campo magnético. PROBLEMAS CAMPO ELÉCTRICO. b) Disolvemos la sal en agua a una concentración tal que la distancia media entre iones es de 10 nm.6·10-19 C. b)¿Cuál es el valor del campo eléctrico aplicado para que la gotita quede detenida? . (J09) Explique en qué dirección a lo largo del suelo (Norte-Sur. (J03) (J01) ¿Cómo son las líneas de fuerza del campo magnético generado por una corriente eléctrica rectilínea? 04. 1/(40) = 9·109 Nm2C-2. me = 9. 1 nm = 10-9 m 20. Despreciamos la interacción gravitatoria.63·10-18 J y salta a la siguiente órbita. (S05) ¿Dónde es mayor el campo magnético: en el interior de un solenoide de 10 cm de longitud que contiene 100 espiras. (J97) ¿Puede una partícula cargada moverse en línea recta en el interior de un campo magnético constante? (Suponga que sobre la partícula sólo actúa la fuerza magnética). b)Teniendo en cuenta que la fuerza eléctrica actúa como fuerza centrípeta. a) Calcula la separación entre los dos iones. ¿Cuál es la relación entre las masas de los iones? 02.33·10-15 kg y puede considerarse puntual. Explica qué sucede en el aro durante el movimiento del imán. Se repelen o se atraen. 08. (J97) Se tienen dos corrientes eléctricas paralelas y de sentidos contrarios. a)Calcule el módulo del campo eléctrico que crea el protón en los puntos de la órbita del electrón. (J11) Acercamos un imán a un aro metálico. o el que hay en un punto a una distancia 2R de otra corriente rectilínea de intensidad 2 I? Justifique la respuesta. 09.6·10-19 C). (S02) Tenemos una carga de 2·10 3 C en el origen y otra de .6·10-19 C. si la separación entre ambas es de 10 cm. (Dato: : 1/(4TIS0) = 9·109 en . (S98) Tenemos una carga de 10 3 C en el origen y otra de 3·10 3 C en el punto 2i m. (J97) Se tienen dos iones con carga 2|e| y -|e| separados una distancia de 3 Å. (J03) Tenemos una carga de -4·106 C en el origen y otra de 2·10 6 C en el punto 6i cm. b)La energía potencial eléctrica total del conjunto de las cargas. b) El campo eléctrico en dicho punto. (S00) Tenemos una carga de -4|el en el origen y otra de 2|el C en el punto . c) La energía potencial eléctrica del conjunto de las dos cargas.) Determine: a) El potencial eléctrico en el punto medio entre las cargas. Indique si la fuerza es atractiva o repulsiva.6·10-19 C. b) El campo eléctrico en dicho punto. cuando se han aproximado hasta una distancia de 10-7 m. b) El campo eléctrico en dicho punto.6·10-19 C). 1· 10-31 kg. Determine: a)El potencial eléctrico en el punto 3 j nm.6·10-19 C. 1/(40) = 9·109 Nm2C-2). b)El módulo de la aceleración inicial del electrón (o del positrón) en el momento en que empieza a moverse hacia la otra partícula. Determine: a) El potencial eléctrico en el punto medio entre las cargas. c) La energía potencial eléctrica del conjunto de las dos cargas. (Dato: 1/(40) = 9·109 en unidades del SI. c) La distancia del ion positivo a la que se anula el potencial eléctrico total a lo largo del tramo recto comprendido entre los dos iones. b)El campo eléctrico en dicho punto. 17. c) La energía potencial eléctrica del conjunto de las dos partículas. (Dato: 1/(40) = 9·109 en unidades del SI).4 j nm. (Dato: I el = 1.6·10-19 C). (S99) Tenemos una carga de 4·10 3 C en el origen y otra de -4·10 3 C en el punto 3i . 08. c) El módulo de la fuerza eléctrica que experimenta cualquiera de los electrones. 15.4i nm y otra de 2| el en el punto 4i nm. c) La energía potencial eléctrica del conjunto de las dos cargas. (S04) Se tienen dos iones con carga |e| y -3|e| separados una distancia de 10. Calcule: a)El campo eléctrico en el punto medio entre ambas partículas. 14. (J05) Un electrón y un positrón (partícula de masa igual a la del electrón y con una carga de igual valor pero de signo positivo) se encuentran separados inicialmente una distancia de 10 6 m.) Determine: a)El campo eléctrico en la región comprendida entre las placas. Un ion Na+ atraviesa la zona entre ambas placas. (Datos: I el = 1. I el = 1. (Dato: 1/(40) = 9·109 en unidades del SI. 1/(40) = 9·109 Nm2C-2). (S05) Se tiene un sistema de cuatro electrones. antes de que empiecen a moverse atraídas entre sí. 18. b) El campo eléctrico en dicho punto. Iel = 1. c) El cambio de energía cinética que experimenta el ion Na+ entre las dos placas. (J01) Tenemos una carga de -4| el en el origen. el positrón está en el origen de coordenadas y el electrón a su derecha. entrando por la de menor potencial. cada uno situado en el vértice de un cuadrado de 1 cm de lado. c) La energía potencial eléctrica de la carga en el origen.4·10 3 C en en el punto 4 j m. Determine: a)La energía potencial eléctrica de los dos iones. (Dato: 1/(40) = 9·109 en unidades del SI. 16. (Dato: 1/(40) = 9·109 en unidades del SI) Determine: a) El potencial eléctrico en el punto medio entre las cargas. b)La distancia del ion positivo a la que se anula el campo eléctrico total. (Datos: 1/(40) = 9·109 Nm2/C2. Calcule: a)El campo eléctrico en el centro del cuadrado. b) ¿En qué punto del segmento que une dichas cargas se anula el potencial eléctrico? c) La fuerza eléctrica que experimenta la carga en el origen debido a la otra. 10. b)La fuerza que experimenta el ion Na+ en dicha región. I el = 1. (J98) Tenemos dos placas metálicas paralelas separadas una distancia de 10 cm y sometidas a una diferencia de potencial de 200 V. me = 9.4j m. c) Energía potencial eléctrica del conjunto de las tres cargas. Determine: a) El potencial eléctrico en el punto medio entre las cargas. 11. (Datos: I el = 1.10 m. (Dato: 1/ (40) = 9·109 en unidades del SI). 12.c) Calcule la fuerza eléctrica entre esta gotita y otra de idénticas propiedades. una de 2| el en el punto . Determine: a) El campo eléctrico en el punto medio entre ambas cargas. 13. unidades del SI. b) El potencial eléctrico en el punto medio entre las dos partículas. 04.01 C) (Dato: 1/(40) = 9109 en unidades SI). (S97) Dos partículas iguales de masa m y con una carga de 10 7 C cuelgan de dos hilos de 20 cm de longitud suspendidos de un mismo punto.6·10-19 C. Los hilos forman un ángulo de 10º con la vertical. c) La energía cinética de la partícula cuando llega a la placa negativa. El campo eléctrico en la zona comprendida entre ambas placas es uniforme y de módulo igual a 200 N/C) Una partícula de 0. (S95) Una esfera conductora de 0. 03. 14. b)Distancia del ion positivo a la que se anula el potencial eléctrico total a lo largo del tramo recto comprendido entre los dos iones. a) ¿Cuántos electrones circulan cada segundo por el cable del solenoide? b) Calcula la fuerza que experimenta un electrón que entra al acelerador a 1 m/s perpendicularmente al campo magnético. I el = 1. a) Calcula el campo creado por el solenoide en su interior. Determine: a)El módulo de la aceleración que experimenta la partícula. b) El potencial eléctrico en el punto a j .3 m de longitud por el que circula una corriente de 7700 A.01 kg de masa y 104 C de carga se suelta. Datos: |e| = 1. Calcule: a)Distancia del ion positivo a la que se anula el campo eléctrico total. 05. (S94) Tres cargas iguales de -10 6 C cada una se encuentran situadas en los vértices de un triángulo equilátero de 0. c) La variación de energía potencial eléctrica de dicha partícula si va de la placa negativa a la positiva. Sabiendo que 1/(40) = 9·109 en unidades SI. con velocidad inicial nula. (J93) Una carga de 2·105 C se encuentra en el origen y otra de -410 5 C en el punto 0. . mo = 4π·10-7 T·m /A 13. 1/(40) =910 9 Nm2C-2): a) La masa de las partículas. c) La energía mínima necesaria para separar las cargas. b)El potencial eléctrico en un punto del exterior.5 m de lado. c) Obtén el número de espiras que contiene el solenoide. b)El campo eléctrico en el punto medio entre ambas. respectivamente. En la región comprendida entre ambas placas existe un campo eléctrico de 400 N/C de módulo. (Dato: 1/(40) = 9·109 en unidades SI). b)La diferencia de potencial eléctrico entre las placas. 06. Q y -Q. b)El potencial eléctrico en dicho centro. (J94) Tenemos dos placas metálicas cargadas y separadas 10 cm. c) El potencial eléctrico en el interior de la esfera.67·10-11 Nm2kg-2.01 kg de masa con una carga de 104 C situada entre las placas. c) El potencial eléctrico en el punto medio entre ambas. 01. situadas en los puntos a i y -a i. Calcule: a)El campo eléctrico en el centro del triángulo. En el LHC se generan campos magnéticos de 2 T mediante un solenoide de 5. c) La energía potencial eléctrica de una carga debida a las otras dos cargas. c) Energía potencial eléctrica de los dos iones. (J13) El Large Hadron Collider (LHC) del CERN es un enorme acelerador de partículas en el que se llevan a cabo experimentos de física de partículas. una longitud de 5 cm y tiene un núcleo de hierro en su interior.6·10-19 C). Obtenga: a)El campo eléctrico en un punto del exterior. Uno de ellos ha permitido este año demostrar la existencia del bosón de Higgs. en la placa positiva. calcule: a)Módulo de la fuerza eléctrica entre ambas cargas.2i m. Determine: a)La separación entre las placas. c)La energía potencial eléctrica entre las dos partículas. Determine en función de Q y de a las siguientes magnitudes: a) El campo eléctrico en el origen. (S12) La bobina (solenoide) de un transformador tiene 1000 espiras. (Datos: G = 6. (S96) Tenemos dos cargas eléctricas de igual magnitud y de signo opuesto. b)El módulo de la aceleración que experimenta una partícula de 0. (J95) Entre dos placas cargadas paralelas hay una diferencia de potencial de 200 V.2 m de radio posee una carga total de 0. CAMPO MAGNÉTICO. 07. 02. (1 punto) Datos: |e|= 1. b) Módulo de su aceleración. entre la tierra y una nube situada a 5 km de altura.1·10-31 kg. (Datos: |e|=1.29 1011 m. a) Obtenga la fuerza (en vector) que actúa sobre el protón en el espectrómetro. Determine las siguientes magnitudes del electrón en la zona con campo magnético: a)Módulo de la fuerza que experimenta. e = 1.b) Sabiendo que la corriente es de 2 A.110-31 kg).6 10-19 C y me = 9. c) Obtenga el número de espiras que contiene el solenoide.6·10-19 C. Por otro lado. hasta una velocidad de 105 m/s.610-19 C.6710-27 kg. Datos: Permeabilidad magnética del hierro m = 5·10-4 T·m /A.01 k T. 08. (S09) En el nuevo acelerador de partículas LHC se generan campos magnéticos de 2 T mediante un solenoide de 5. Calcule: a) La energía potencial eléctrica entre el protón y el electrón. (S10) Durante una tormenta cae un rayo que transporta 20 C de carga. μo = 4π·10-7 T·m /A 11. c) Potencial eléctrico producido por el protón en el centro de la órbita que describe. c) Si en lugar del protón entra en el espectrómetro un electrón. (S03) Un electrón penetra en una zona con un campo magnético uniforme de 102 T y lleva una velocidad de 5106 m/s perpendicular al campo magnético. Datos: |e| = 1. a una velocidad de 108 m/s. a) ¿Cuántos electrones se han desplazado en el rayo? (1 punto) b) ¿Cuánto vale el campo eléctrico en la zona de la tormenta? (1 punto) c) Calcula el campo magnético creado por la descarga eléctrica a una distancia de 100 m (considera que el rayo es una corriente totalmente rectilínea). (Dato: I el = 1. c) El campo magnético al que se ve sometido el protón. calcule el nuevo campo magnético que habría que aplicar para que la trayectoria del electrón se confundiera con la del protón anterior. Datos: |e| = 1. mP=1. 05.610-19 C. una masa de 1020 kg y una velocidad de 10i + 20 j m/s penetra en una zona con un campo magnético B = 0. obtén el flujo magnético. 07. penetra en un espectrómetro de masas donde existe un campo magnético cuyo valor es B = 0. que actúa en t = 0 sobre el electrón. 06. µo = 4π·10 T·m /A 09. La diferencia de potencial entre la nube y la tierra es de 30 millones de voltios. me = 9. (J11) Por un cable rectilíneo circula una corriente de 15 A. me = 9. (J06) Un protón en reposo es acelerado. (Datos: |e|=1. debida al campo magnético creado por el cable. . En ese momento. c) Si la sección del núcleo es de 9 cm2.110-31 kg. 1/(4O) = 9109 Nm2/C2. Despreciamos la interacción gravitatoria. (J02) Una partícula con una carga de -2| el.3 m de longitud por el que circula una corriente de 7700 A. c) La fuerza.6710-27 kg.110-31 kg. b)Radio de curvatura de su trayectoria.1i T. me = 9. Determine: a)Módulo de la fuerza que experimenta la partícula. c) Campo eléctrico que habría que aplicar para que la partícula continuara en línea recta. en el sentido positivo del eje X. Datos: |e| = 1. μ0=4π·10-7 TmA-1. (J04) Un protón con una velocidad de 650i m/s penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme B = 104j T. b)Tipo de movimiento que describe.61019 C. b) La velocidad que adquirió el electrón libre debido a la diferencia de potencial. mP = 1. a) ¿Cuántos electrones circulan cada segundo por el cable del solenoide? b) Calcule la fuerza que experimenta un electrón que entra al acelerador a 1 m/s perpendicularmente al campo magnético. sabiendo que la distancia en dicho instante entre el cable y el electrón es de 25 cm. 1/(4O) = 9109 N m2/C2). -7 Datos: |e| = 1.610-19 C.6·10-19 J 12.6·10-19 C. μo = 4π·10-7 T·m/A 10.6·10-19 C . b) La velocidad del electrón en la órbita circular. 1/(4O)= 910 9 Nm2/C2). Calcula: a) El número de electrones que atraviesan cada segundo una sección del cable. estima el número de electrones que circulan por el hilo en 1 minuto. (J08) Considere un átomo de hidrógeno con el electrón girando alrededor del núcleo en una órbita circular de radio igual a 5. con la misma velocidad. Determine las siguientes magnitudes en la zona con campo magnético: a) Módulo de la fuerza que experimenta el protón. c) Módulo del momento angular respecto del centro de la circunferencia que describe el electrón. b) Calcule la diferencia de potencial que fue necesaria para acelerar el prot ón hasta los 105 m/s antes de entrar en el espectrómetro.. un electrón libre se mueve en t = 0 en una dirección paralela al cable tras ser acelerado desde el reposo por una diferencia de potencial de 75 V. (Datos: | e | = 1.) Determine las siguientes magnitudes del electrón en la zona con campo magnético: a)Velocidad angular. e = 1.67·10-27 kg.104 m/s entra en una región con un campo magnético uniforme de 0. mp = 1. Determine: a)Módulo de la fuerza que experimenta la partícula.04.67·10-27 kg y 1/(4O) = 9·109 en unidades del SI). (J00) Un protón penetra en una zona con un campo magnético uniforme de 10 3 T y lleva una velocidad de 500 m/s perpendicular al campo magnético. 03. (J99) Un electrón penetra en una zona con un campo magnético uniforme de 10 3 T y lleva una velocidad de 500 m/s perpendicular al campo magnético. (J96) Un protón con una velocidad de 5.610-19 C . Determine: a)El módulo de la fuerza magnética que experimenta el protón. (Datos: |e| = 1. c) El campo eléctrico que habría que aplicar para que el protón no cambiara su velocidad.1i + 0.02 j T.6·10-19 C y me = 9. (Dato: I el = 1. Determine las siguientes magnitudes del protón en la zona con campo magnético: a)Módulo de la fuerza que experimenta. b)El radio de curvatura de la trayectoria. c) Módulo del momento angular respecto del centro de la circunferencia que describe el electrón. 02. b)Módulo de la fuerza que experimenta. (Datos: mp = 1.05 T perpendicular a la velocidad del protón. (S01) Una partícula con una carga de -2|el. c) Campo eléctrico que habría que aplicar para que la partícula continuara en línea recta. . b)Radio de curvatura de su trayectoria.1· 10-31 kg.6·10-19 C). c) Potencial eléctrico producido por el protón en el centro de la órbita que describe.6·10-19 C. una masa de 10-20 kg y una velocidad de 10i m/s penetra en una zona con un campo magnético 0. b)Módulo de su aceleración. 01.